设计合理的普通空心圆柱滚子,虽然可以大幅度降低轴承的接触应力,改善或消除接触应力的“边缘效应”,但对于降低等效应力意义不大。为了解决这一问题,提出了一种新型空心圆柱滚子,根据接触力学理论,利用有限元软件ABAQUS,合理建立了新型空心圆柱滚子轴承的有限元分析模型。结果表明设计合理的新型空心圆柱滚子可以很好的解决滚动体与滚道接触时的等效应力“边缘效应”问题。研究结果为新型空心圆柱滚子轴承的设计开发提供了理论依据。

大型环型油腔在大功率静压轴承领域有广泛的应用,深入了解油腔结构参数对其承载能力的影响对指导轴承设计具有重要的意义。为研究大型环形油腔内部压力分布规律,采用fluent软件分析了环形油腔静压轴承的油膜厚度与轴承结构参数对油膜压力分布与轴承承载能力的影响。结果表明轴承承载力随油膜厚度的增加而减小,主轴旋转情况、油腔深度对环形油腔静压轴承的承载性能影响不大;当油膜厚度较小时,承载力随油腔宽度的增大而减小,而当油膜厚度较大时,承载力基本不受油腔宽度的影响。

为了明确风荷载对输电铁塔承载性能的影响,通过建模分析风荷载作用下输电铁塔的承载性能。应用ANSYS有限元软件自底向上建立输电铁塔有限元模型;选取节点耦合方式模拟联结螺栓,设置输电铁塔转动的约束条件;结合输电铁塔中钢材的非线性特征,分析钢材出现塑性变形情况时的应力状态;计算输电铁塔风荷载与风振系数,分析风荷载作用下输电铁塔的承载性能。模拟结果表明,该模型可将风荷载标准值平均分配至不同塔段节点上,能够有效分析风荷载对输电铁塔承载性能的影响。风荷载作用造成输电铁塔整体弯曲变形;施加的风荷载越高,输电铁塔抵抗结构变形的水平越差;风向为60°时,输电铁塔高度位移变化最大,极限承载力最小。

为研究瓦面环形槽对推力滑动轴承承载性能改善的优势,基于计算流体动力学(CFD)理论,建立了环形槽斜平面推力滑动轴承油膜分析模型,通过数值模拟,得到环形槽的平面区域占长比、深度和宽度对环形槽斜平面推力滑动轴承承载性能的影响规律。结果表明,推力轴承的承载力和油膜压力峰值随环形槽在平面区域的占长比的增加呈现先增大后减小的变化规律,并且随着环形槽占长比的增加,轴承温度逐渐下降;环形槽宽度一定时,深度的增加使得推力滑动轴承油膜压力分布明显改变,承载力呈现先增大后减小的变化规律;环形槽深度一定时,轴承承载力随着环形槽宽度的增加而增加;在斜平面推力滑动轴承瓦面增加特定环形槽结构,有利于提升承载性能。

为了研究装配式混凝土电缆沟-工作井连接节点的力学性能,制作了沟体和工作井侧板试件,并对试件进行了单调加载试验,得到了试件的破坏形态、裂缝发展特征、极限承载力、变形和截面应变。此外,在考虑几何大变形、材料非线性和接触非线性条件下,建立了节点的ABAQUS有限元分析模型,并与试验结果进行了对比。结果表明:装配式混凝土电缆沟-工作井连接节点的最终破坏形式为混凝土受拉开裂和螺栓屈服,具有良好的力学性能,承载力和刚度均能满足工程要求;有限元计算结果与试验结果能较好吻合,可为研究装配式混凝土电缆沟的受力性能分析提供参考。

基于ABAQUS有限元软件,模拟分析了PHC管桩抱箍式机械连接轴拉承载性能。结果表明:抱箍式机械连接的零部件均可满足PHC管桩桩身轴拉设计值要求;抱箍式机械连接轴拉力传力路线不直接,位移变形相对大;零部件应力分布相对不均匀,六角高强螺钉与U型抱箍卡之间存在先后屈服的现象。建议将U型抱箍卡上的六角高强螺钉孔设置为椭圆孔,预留一定的滑动空间,避免螺钉发生材料屈服现象。

分析了一种新型平衡阀的静态性能,得到承载能力与主阀芯弹簧刚度K、流量q、节流系数的倒数Cq-1、节流口水力周长倒数w-1、油液密度平方根ρ0.5、节流口压差Δp的乘积以及负载液压缸有效直径与液压缸伸出杆有效直径之比R呈正比。运用AMESim进行动态模拟,分析结果表明增大控制压力pc可以加快负载稳态运行速度,但不会对负载动态性能造成较大影响;减小主弹簧刚度K可以加快负载运行速度,却会使负载动态变化时间加长;负载质量M的变化会对速度的动态过渡时间产生影响,却不影响负载最终运行速度;主阀芯右侧端面直径D的变化对负载动态特性的变化无显著影响;减小负载液压缸有效直径与液压缸伸出杆有效直径之比R可以加快负载速度,但对速度动态过渡时间无影响。

液压支架工作环境较为恶劣,对其承载性能具有较高的要求。液压支架的应力存在不均性,对于液压支架使用性能影响较大。选取液压支架三种典型的工况,采用有限元分析的方式对其应力分布进行分析,采用SolidWorks对支架的主体结构进行优化设计,优化后的液压支架最大应力有所降低,应力分布不均性有所减少,总体提升了液压支架的性能。

针对中低速圆柱滚子轴承在负载作用下内圈的倾斜，运用拟静力学方法对轴承承裁性能进行研究。根据圆柱滚子轴承元件几何关系，分别建立滚子和内圈五自由度几何关系模型，计算滚子综合变形，运用切片技术计算轴承接触力，分析了倾斜状态下，轴承承载性能和滚子与套圈接触力及接触力波动的变化规律。结果表明：随着倾斜角增大，滚子与内外圈接触力先减小后增加，滚子最大变形缓慢增大并趋于稳定；不同径向力下的最大接触力缓慢增大，且径向力越大，最大接触力波动率越小。

建立了球面螺旋槽气体动静压轴承的微气膜有限元模型，应用CFD技术和流体动力学Fluent软件，研究了球面螺旋槽气体动静压轴承在稳态下的承载特性，得到了轴承在不同转速下的压力分布云图，进而揭示了在不同运行参数和结构参数下，轴承承载力及动静压耦合效应的变化规律。结果表明，选择合适的结构参数和运行参数，如槽宽比、槽深比、螺旋角、槽数、转速等，有助于提高轴承的承载性能。